4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 课件 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 复习回顾 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 1.力是物体运动状态改变的原因。加速度是速度改变的原因 2.惯性只与质量有关，质量越大惯性越难改变。 加速度与力有关？ 加速度与质量有关？ 1、实验目的 2、实验设计 加速度a 与力F 的关系 加速度a 与质量m 的关系 1. 测量哪些量 2. 怎么测量 控制变量法 m： a: F: 物体所受的合力 a、F、m 天平 打点计时器 说--说：实验思路 二、物理量的测量 1.质量的测量 托盘天平 为了改变小车的质量，可以在小车中增减砝码的数量。 2.加速度的测量 方法1 则测量小车加速度最直接的办法就是用刻度尺测量小车移动的位移x。并用秒表测量发生这段位移所用的时间t，然后由 计算出加速度a。 小车做初速度为0的匀加速直线运动。 方法2:打点计时器的纸带连在小车上， 根据纸带上的点求加速度 方法3 让两个小车做初速度为0的匀加速直线运动。 测量加速度就转换成测量位移了。 参考案例1 用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系 把木板的一侧垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。 Ff G FN y x T G1 G2 调整角度另重力的分力等于阻力，这样其它力平衡掉以后，相当于小车只受拉力T，而拉力T等于砝码的重力。 增减钩码改变拉力，增减砝码改变质量，最后由方法1、2求得加速度。 参考案例2 通过位移之比测量加速度之比 把木板一端垫高，参考案例1的方法补偿阻力的影响。 运用方法3求得加速度与位移之比。 三、进行实验 拉力F 加速度a 1、加速度a与力F的关系 设计表格，通过改变槽码的个数可以成倍地改变小车所受的拉力，把测得的加速度填表。 质量m 加速度a 2、加速度a与质量m的关系 设计表格，通过增减小车中的重物改变小车的质量，把测得的加速度填表。 四、数据分析 列表格之后就是建坐标，之后描点连线。为了更直观地判断加速度a与拉力F的定量关系，我们以a为纵坐标、F为横坐标建立直角坐标系。 科学方法 控制变量（阅读） 控制变量的方法是指在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的独立因素加以人为控制，使其中只有一个因素按照特定的要求发生变化，而其他因素保持不变，以利于寻找事物发展变化的规律的方法。例如，在研究某个物理量y与另外两个变量x1、x2的关系时，先固定一个变量x2不变，研究y与另一个变量x，之间的定量关系；然后再固定变量x1不变，研究y与x2之间的关系。 本节在探究加速度与力、质量之间的关系时，就采用了控制变量的方法。以后在研究涉及多个变量的规律时，还会用到控制变量的方法，它是科学研究中常用的一种方法。 【例1】 (1)用如图的装置研究在作用力F 一定时，小车的加速度a与小车(含砝码)质量m' 的关系，甲同学设计的实验步骤如下: A.用天平分别称出小车和小桶(包括内部所装沙子)的质量; B.按图安装好实验器材; C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶; D.将电磁打点计时器接在8 V电压的蓄电池上， 接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车质量; E.保持小桶及其中沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的m'值,重复上述实验; F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值; G.作a-m'关系图像,并由图像确定a与m' 的关系。 ①甲同学漏掉的重要实验步骤是　 ,该步骤应排在步骤　 之后。  ②在上述步骤中,有错误的是步骤　　,应把　　改为　　　　。  ③在上述步骤中,处理不恰当的是步　　　　,应　　改为　　。  (2)乙同学根据实验要求安装的实验装置如图(图为已接通电源刚要释放纸带的情况)，请改正乙同学的五个错误。  ①电源　　　　;  ②电磁打点计时器位置　　　　;  ③滑轮位置　　　　;  ④小车位置　　　　;  ⑤长木板　　　　。  答案:(1)①平衡阻力　B ②D　8 V电压的蓄电池　约8 V的交变电源 ③G　作a-m'图像　作图像 (2)①应用约8 V的交变电源　②应靠右端　③应使细绳平行于木板　④应靠近打点计时器　⑤应垫高右端以平衡阻力 【例2】 两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上，小车前端系上细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里分别放有不同质量的砝码(图甲)。小车所受的水平拉力F 的大小可以认为等于砝码(包括砝码盘)所受的重力大小。小车后端也系有细线，用一只夹子夹住两根细线(图乙)，控制两辆小车同时开始运动和结束运动。两个小车初速度都是零，运动时间相同，由 得出x∝a，所以测出两小车位移x之比就等于测出它们的加速